JP2002332118A - 搬送工程における搬送計画作成方法及び装置、搬送制御方法及び装置、コンピュータプログラム、並びにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

搬送工程における搬送計画作成方法及び装置、搬送制御方法及び装置、コンピュータプログラム、並びにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

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JP2002332118A JP2001137591A JP2001137591A JP2002332118A JP 2002332118 A JP2002332118 A JP 2002332118A JP 2001137591 A JP2001137591 A JP 2001137591A JP 2001137591 A JP2001137591 A JP 2001137591A JP 2002332118 A JP2002332118 A JP 2002332118A
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隆 関口
Yasutaka Fujimoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送装置同士の競合、干渉を考慮した、効率
的な搬送計画作成、搬送制御を実現することをすること
を目的とする。 【解決手段】 搬送工程の各要素工程を少なくとも1つ
のプレースで表したペトリネットモデルを、搬送予定の
製品に対する各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行
可能な各搬送装置の組み合わせ毎に構築し、ペトリネッ
トモデルから、各動作時刻ステップ毎、各プレース毎
の、搬送装置を配置すべき優先度を表す適用度行列を作
成し、搬送装置、製品の競合、干渉、順序制約、位置制
約から適用度行列の各要素の値を増加または減少させる
関係式を用いて、適用度行列の各要素の値を収束計算に
よって求めた結果から、各搬送要素作業に対する搬送装
置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる複数経路で
複数製品を搬送する搬送工程における搬送計画作成方法
及び装置、搬送制御方法及び装置、コンピュータプログ
ラム、並びにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関
する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼を始めとする多くの産業における製
造プロセスでは、複数の製品を異なる複数の工程で処理
して製造しており、また、それら製造工程間で複数製品
を異なる複数経路で搬送している。搬送装置としては、
クレーン、搬送台車、トレーラ等、用途や目的に応じて
様々な種類の装置が用いられる。
【0003】従来、これら搬送装置の搬送計画作成や制
御は、人手によって行われている。この場合、新たな搬
送命令が発生した場合には、現在搬送作業を行っていな
い搬送装置のうち、最も近くにあるものを選択して、新
たな搬送作業を割り当てるのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例で述べたような方法では、搬送すべき工程の数、製
品の数が多い場合には、搬送装置同士の競合、干渉等を
考慮することが難しく、特に同一搬送路上を複数の搬送
装置が移動するクレーン、搬送台車等では、他の搬送装
置の移動によって搬送作業が待たされたり、待避させら
れたりすることで、作業が非常に非効率で時間がかかる
ことが多かった。
【0005】そこで、本発明は、搬送装置同士の競合、
干渉を考慮した効率的な搬送計画作成、搬送制御を実現
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の搬送計画作成方
法は、異なる複数経路で複数製品を搬送する搬送工程に
おける搬送計画作成方法であって、上記搬送工程の各要
素工程を少なくとも1つのプレースで表したペトリネッ
トモデルを、搬送予定の製品に対する各搬送要素作業と
上記搬送要素作業を実行可能な各搬送装置の組み合わせ
毎に構築し、上記構築したペトリネットモデルに対し
て、各動作時刻ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送
装置を配置すべき優先度を表す適用度行列を作成し、上
記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置制
約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少させ
る関係式を作成し、上記関係式によって上記適用度行列
の各要素の値の変化分を計算し、上記計算を複数回繰り
返す収束計算によって求めた適用度行列から、各搬送要
素作業に対する搬送装置割付、搬送順序、搬送時刻を決
定し、上記搬送装置割付、搬送時刻、搬送順序決定を、
搬送予定の全ての製品に対して行う点に特徴を有する。
【0007】また、本発明の搬送計画作成装置は、異な
る複数経路で複数製品を搬送する搬送工程における搬送
計画作成装置であって、搬送予定の製品に対する搬送要
素作業の予定を入力する入力手段と、上記入力手段によ
って入力された情報に基づいて、上記搬送工程の各要素
工程を少なくとも1つのプレースで表したペトリネット
モデルを、上記搬送予定の製品に対する各搬送要素作業
と上記搬送要素作業を実行可能な各搬送装置の組み合わ
せ毎に構築するペトリネットモデル構築手段と、上記構
築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻ステッ
プ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべき優先
度を表す適用度行列を作成する適用度行列作成手段と、
上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
せる刺激・抑制関係式を算出する刺激・抑制関係式算出
手段と、上記関係式によって上記適用度行列の各要素の
値の変化分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計
算によって求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対
する搬送装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する搬送
命令作成手段と、上記搬送命令作成を、搬送予定の全て
の製品に対して行った結果を出力する搬送計画出力手段
とを具備する点に特徴を有する
【0008】本発明の搬送制御方法は、異なる複数経路
で複数製品を搬送する搬送工程における搬送制御方法で
あって、上記搬送工程の各要素工程を少なくとも1つの
プレースで表したペトリネットモデルを、搬送予定の製
品に対する各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可
能な各搬送装置の組み合わせ毎に構築し、上記構築した
ペトリネットモデルに対して、各動作時刻ステップ毎、
各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべき優先度を表
す適用度行列を作成し、上記搬送装置、上記製品の競
合、干渉、順序制約、位置制約から上記適用度行列の各
要素の値を増加又は減少させる関係式を作成し、上記関
係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化分を計
算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によって求め
た適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送装置割
付、搬送順序、搬送時刻を決定し、上記決定された搬送
装置割付、搬送時刻、搬送順序に従い搬送装置を制御す
る点に特徴を有する。
【0009】また、本発明の搬送制御装置は、異なる複
数経路で複数製品を搬送する搬送工程における搬送制御
装置であって、搬送予定の製品に対する搬送要素作業の
予定を入力する入力手段と、上記入力手段によって入力
された情報に基づいて、上記搬送工程の各要素工程を少
なくとも1つのプレースで表したペトリネットモデル
を、上記搬送予定の製品に対する各搬送要素作業と上記
搬送要素作業を実行可能な各搬送装置の組み合わせ毎に
構築するペトリネットモデル構築手段と、上記構築した
ペトリネットモデルに対して、各動作時刻ステップ毎、
各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべき優先度を表
す適用度行列を作成する適用度行列作成手段と、上記搬
送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置制約か
ら上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少させる刺
激・抑制関係式を算出する刺激・抑制関係式算出手段
と、上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の
変化分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算に
よって求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する
搬送装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する搬送命令
作成手段と、上記搬送命令に従って搬送装置を制御する
制御手段とを具備する点に特徴を有する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。本実施の形態の搬送工程
における搬送計画作成装置は、図1に示すように、入力
手段1と、ペトリネットモデル構築手段2と、適用度行
列作成手段3と、刺激・抑制関係式算出手段4と、記憶
手段5と、搬送命令作成手段6と、搬送計画出力手段7
とを具備しており、以下に述べるように、本実施の形態
による製造プロセスにおける搬送計画作成方法を実施す
る。
【0011】入力手段1は、搬送予定の製品に対する搬
送要素作業の予定を入力するものであり、例えばキーボ
ード等により構成される。
【0012】ペトリネットモデル構築手段2は、上記入
力手段1で入力された製品の搬送要素作業の予定から、
搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレースで表
したペトリネットモデルhiを、搬送予定の製品に対す
る各搬送作業と、上記搬送作業を実行可能な各搬送装置
の組み合わせ毎に構築する。
【0013】適用度行列作成手段3は、上記ペトリネッ
トモデルhiから、各動作時刻ステップ毎、各プレース
毎の、上記搬送装置を配置すべき優先度を表す適用度行
列Ghiを作成する。
【0014】刺激・抑制関係式算出手段4は、上記搬送
装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置制約関係
を算出し、上記各制約関係から上記適用度行列の各要素
の値を増加又は減少させる刺激・抑制関係式dglを算
出する。
【0015】上記入力手段1により入力された搬送要素
作業の予定、上記ペトリネットモデル構築手段2によっ
て求められたペトリネットモデルhi、上記適用度行列
作成手段3によって求められた適用度行列Ghi、及び
刺激・抑制関係式算出手段4により求められた刺激・抑
制関係式dglは、搬送命令作成手段6において実際に
搬送命令を作成する際に使用するため、記憶手段5に記
憶されて保存される。
【0016】搬送命令作成手段6は、上記記憶手段5に
記憶された搬送要素作業の予定、ペトリネットモデルh
i、適用度行列Ghi、刺激・抑制関係式dglから、
上記適用度行列の各要素の値の変化分を計算し、上記計
算を複数回繰り返す収束計算によって求めた適用度行列
から、各搬送要素作業に対する搬送装置割付、搬送順
序、搬送時刻を決定し、搬送命令を作成する。
【0017】上記搬送命令作成を、搬送予定の全ての製
品に対して行い、その結果を搬送計画出力手段7によ
り、図示しないディスプレイやプリンタ等の出力装置に
出力する。
【0018】なお、上述したペトリネットモデル構築手
段2、適用度行列作成手段3、刺激・抑制関係式算出手
段4、記憶手段5、搬送命令作成手段6、搬送計画出力
手段7は、例えば、CPU(中央処理装置)、RAM
(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメ
モリ)等からなるマイクロコンピュータによって構成さ
れている。
【0019】上記の構成によって実現される本実施の形
態の搬送工程における搬送計画作成方法では、まず第1
に、搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレース
で表したペトリネットモデルhiを、搬送予定の製品に
対する各搬送要素作業と、上記搬送要素作業を実行可能
な各搬送装置の組み合わせ毎に構築する。そして、上記
ペトリネットモデルhiから、各動作時刻ステップ毎、
各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべき優先度を表
す適用度行列Ghiを作成する。上記適用度行列Ghi
は、例えば、各プレースを行、各動作時刻ステップを列
とする行列とする。更に、上記搬送装置、上記製品の競
合、干渉、順序制約、位置制約関係を算出し、上記各制
約関係から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少
させる刺激・抑制関係式dglを算出する。
【0020】第2に、ペトリネットモデルhi、適用度
行列Ghi、刺激・抑制関係式dglから、上記適用度
行列の各要素の値の変化分を計算し、それを上記適用度
行列の各要素の値に加えて、新たな適用度行列を求め
る。そして、上記計算を複数回繰り返す収束計算を行
い、値が収束したところで適用度行列Ghiの確定値を
求める。上記適用度行列Ghiの確定値の要素のうち、
各動作時刻ステップ毎に、例えば値が最も大きい要素に
対応するプレースを選択し、各動作時刻ステップに対し
て選択されたプレースを結ぶことで、各搬送要素作業
毎、各搬送装置毎の、搬送作業のタイムチャートを決定
する。そして、上記タイムチャートから各搬送要素作業
に対する搬送装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定し、
搬送命令を作成する。
【0021】図2は、ペトリネットモデルhi、刺激・
抑制関係式dglを算出するための処理手順の例を示す
フローチャートである。すなわち、まず搬送予定の製品
に対する搬送要素作業の予定を入力し(ステップS
1)、次に、各搬送要素作業と、上記搬送要素作業を実
行可能な各搬送装置の組み合わせ毎に、ペトリネットモ
デルhiを構築する(ステップS2)。更に、上記ペト
リネットモデルhiから、各動作時刻ステップ毎、各プ
レース毎の、上記搬送装置を配置すべき優先度を表す適
用度行列Ghiを作成する(ステップS3)。上記適用
度行列Ghiの各要素の初期値にはそれぞれ適当な値を
入力する。更に、上記搬送装置、上記製品の競合、干
渉、順序制約、位置制約関係を算出し(ステップS
4)、上記各制約関係から上記適用度行列の各要素の値
を増加又は減少させる刺激・抑制関係式dglを算出す
る(ステップS5)。
【0022】また、図3は、上述のようにして算出した
ペトリネットモデルhi、適用度行列Ghi、刺激・抑
制関係式dglから、上記適用度行列の各要素の値の変
化分を計算し、それを上記適用度行列の各要素の値に加
えて、新たな適用度行列を求め、上記計算を複数回繰り
返す収束計算を行い、値が収束したところで適用度行列
Ghiの確定値を求め、上記適用度行列Ghiの確定値
から、各搬送要素作業に対する搬送装置割付、搬送順
序、搬送時刻を決定し、搬送命令を作成する処理手順の
例を示すフローチャートである。
【0023】すなわち、まず最初に、収束計算のステッ
プkをゼロとし、適用度行列Ghiの各要素ghi(p,
j,k)の初期値ghi(p,j,0)として適当な値を入力する
(ステップS1)。ここで、pはプレース、jは搬送装
置の動作時刻ステップ、kは集束計算のステップであ
る。次に、計算ステップを一つ進め(k=k+1)、刺
激・抑制関係式dglから適用度行列Ghiの各要素g
hi(p,j,k-1)の変化分dghi(p,j,k)を計算する。更
に、ghi(p,j,k-1)とdghi(p,j,k)を加え合わせる
ことで、新たなghi(p,j,k)の値を算出する(ステッ
プS2)。上記計算を複数回繰り返し、ghi(p,j,k)
の変化分dghi(p,j,k)が予め定めた収束条件値より
小さくなったかどうか判断し(ステップS3)、小さく
なった時点で収束計算を完了し、適用度行列Ghiの確
定値を求める(ステップS4)。そして、上記適用度行
列Ghiの確定値から、各搬送作業に対する搬送装置割
付、搬送順序、搬送時刻を決定し、搬送命令を作成する
(ステップS5)。
【0024】上述した本実施の形態の搬送工程における
搬送計画作成方法を応用した搬送制御装置は、図4に示
すように構成される。すなわち、本実施の形態の搬送制
御装置は、図4に示すように、入力手段1と、ペトリネ
ットモデル構築手段2と、適用度行列作成手段3と、刺
激・抑制関係式算出手段4と、記憶手段5と、搬送命令
作成手段6と、制御手段7´とを具備しており、以下に
述べるように、本実施の形態による搬送工程における搬
送制御方法を実施する。なお、図4において、図1に示
したブロックと同じブロックには同一の符号を付してい
る。
【0025】制御手段7´は、搬送命令作成手段6によ
って算出された、各搬送要素作業に対する搬送装置割
付、搬送順序、搬送時刻によって、搬送装置8の制御を
行う。
【0026】図1に示した搬送計画作成装置では、上記
搬送命令作成を、搬送予定の全ての製品に対して行い、
その結果を搬送計画出力手段7により搬送計画として出
力するが、図4に示した搬送制御装置では、1つの製品
の搬送作業予定に対する搬送命令を算出する毎に、対象
となる搬送装置の制御をリアルタイムに順次行う。
【0027】なお、上述したペトリネットモデル構築手
段2、適用度行列作成手段3、刺激・抑制関係式算出手
段4、記憶手段5、搬送命令作成手段6、制御手段7´
は、例えば、CPU(中央処理装置)、RAM(ランダ
ムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)等
からなるマイクロコンピュータによって構成されてい
る。
【0028】次に、図1のように構成した本実施の形態
による搬送工程における搬送計画作成装置の基本的な動
作を、以下に示す具体例に即して説明する。
【0029】図5は、本具体例で取り扱う、2台のクレ
ーンによる4つの製造工程間の搬送作業を示す図であ
る。同一軌道上に2台のクレーンA、Bが装備されてお
り、クレーンAが左側に設置されている。工程は左から
順に、工程1(クレーンの位置では場所1に対応す
る)、工程2(場所2)、工程3(場所3)、工程4
(場所4)である。いま、簡単の為に、前記各場所間の
中間位置は考慮せず、クレーンは場所1から場所4のい
ずれかに存在するものとする。ここで、クレーンAは場
所1から場所3の間を移動可能であり、クレーンBは場
所2から場所4の間を移動可能である。
【0030】このような搬送工程に対して、以下に述べ
る2つの製品に対する搬送予定が与えられた場合を考え
る。 製品1:場所1から場所2に搬送(搬送要素作業1)、
更に場所2から場所3に搬送(搬送要素作業2) 製品2:場所3から場所2に搬送(搬送要素作業3)、
更に場所2から場所3に搬送(搬送要素作業4)
【0031】〔ペトリネットモデル構築〕図6は、前記
搬送工程と2つの製品の搬送予定に対して作成したペト
リネットモデルを表す図である。ここで、ペトリネット
モデルh1は前記搬送要素作業1に対して作成されたも
のである。プレースにトークンが存在することは、その
場所に製品を搬送するクレーンAが存在することを表
す。場所1から場所2への移動はクレーンAのみで可能
であり、要素作業1に対してはペトリネットモデルh1
のみが作成される。
【0032】ここで、場所1から場所2への移動を1つ
のプレースp2で表しているが、場所1から場所2への
移動の仕方としては、直接移動する場合以外に、一度場
所3、或いは場所4まで移動(待避等)してから場所2
に戻ることも可能であるから、このような移動も可能な
形でモデルを作成する必要がある。図6のプレースp2
をより詳細な形で表現したのが図7であり、プレースp
2は実際には図7のような構成になっているものを簡略
化して表現したものである。また、プレースp1、プレ
ースp3は、ここで検討する搬送作業ではなく、それぞ
れ場所1、場所2に留まり、処理工程での処理を行うこ
とに対応するプレースである。
【0033】図6において、同様に、搬送要素作業2に
対応するペトリネットモデルh2(クレーンAでの搬送
に対応する)、及びペトリネットモデルh5(クレーン
B)、搬送要素作業3に対応するペトリネットモデルh
3(クレーンA)、及びペトリネットモデルh6(クレ
ーンB)、搬送要素作業4に対応するペトリネットモデ
ルh4(クレーンA)、及びペトリネットモデルh7
(クレーンB)を示す。
【0034】図8には、ペトリネットモデルh2、h
4、h5、h7で場所2から場所3への移動を表すプレ
ース(それぞれp4、p10、p6、p13)の詳細構
成を示す。同様に、図9には、ペトリネットモデルh
3、h6で場所3から場所2への移動を表すプレース
(それぞれp8、p12)の詳細構成を示す。
【0035】〔適用度行列作成〕本具体例で用いる適用
度行列Ghiの一般的な形を、下記の式(1)に示す。
【0036】
【数1】
【0037】ここで、行列の各要素ghi(p,j,k)は、
ペトリネットモデルhiにおいて搬送装置が動作時刻ス
テップjにおいてプレースpに配置されるべき優先度を
表し、1に近づくほど優先度が高く、0に近づくほど優
先度が低いことを表す。mはプレース数、nは動作時刻
ステップ数を表す。
【0038】モデルh1では、図6に示すプレースp2
は実際には図7に示したように4つのプレースで構成さ
れる。一方、プレースp1、プレースp3は、ここで検
討する搬送作業ではなく、それぞれ場所1、場所2に留
まり、処理工程での処理を行うことに対応するプレース
であるから、適用度行列には含まない。従って、前記プ
レース数mは4となる。
【0039】一方、動作時刻ステップ数nについては、
予定されている搬送作業が十分終了可能な値を適当に設
定すればよい。ここではnは6とする。同様に他のペト
リネットモデルh2からh7についても、mは4とな
り、nは6とする。
【0040】下記の式(2)に、前記適用度行列の各要
素の値を収束計算で計算するときの計算式を示す。 ghi(p,j,k)=ghi(p,j,k-1)+dghi(p,j,k) ・・・…(2) ここでkは収束計算実行のステップ番号を表す。
【0041】下記の式(3)に、上記式(2)における
各要素の変化分dghi(p,j,k)を計算する時の計算式
を示す。 dghi(p,j,k)=Σdgl(hi,p,j,k) ・・・…(3) ここで右辺の加算Σは、添字lに対して行い、本具体例
では、dg1からdg9までの9つの式の値の加算を行
う。
【0042】ここで、各収束計算ステップにおけるgh
i(p,j,k)の値には、下記の式(4)で与えられる制約
を設けて計算を行う。 0<ghi(p,j,k)<MaxG=1.5 ・・・…(4)
【0043】〔制約関係算出〕搬送装置、製品の競合、
干渉、順序制約、位置制約から、5種類の制約関係を算
出する。まず、同じ製品に対する搬送要素作業に属する
異なったペトリネットモデル(すなわち、異なった搬送
装置で搬送を行う場合)同士で、両方のペトリネットモ
デルのプレースに同時にトークンが存在することに対す
る制約を算出する。下記の式(5)に示すのは、搬送要
素作業2(ペトリネットモデルh2、及びh5)につい
て上記制約を表現する行列Cni(p,q)である。ここで
(p,q)は上記行列のp行、q列の要素を表す。
【0044】
【数2】
【0045】ここで、例えば1行目の、“2−1“の記
載は、1行目がペトリネットモデルh2の場所1を表す
プレースに対応していることを示す。他の行の記載、及
び列についての記載も同様である。いま、例えばCni
(2-1,5-1)の値が1であるのは、プレース"2−1"とプ
レース"5−1"に同時にトークンが存在することが許さ
れないことを示す。他の要素についても同様である。
【0046】次に、同じ製品に対する異なった搬送要素
作業を表すペトリネットモデル同士の順序関係を算出す
る。下記の式(6)に示すのは、搬送要素作業1及び2
(ペトリネットモデルh1、及びh2)について上記制
約を表現する行列Sqi(p,q)である。ここで(p,q)は上
記行列のp行、q列の要素を表す。
【0047】
【数3】
【0048】各行、各列の記載の意味は式(5)の場合
と同様である。いま、例えばSqi(1-1,2-1)の値が1
であるのは、プレース"1−1"からプレース"2−1"に
移動するルートが存在する(プレース"1−1"がプレー
ス"2−1"の上流に存在する)ことを示す。他の要素に
ついても同様である。
【0049】更に、異なった製品に対する搬送要素作業
を表すペトリネットモデル同士の共通プレースの関係を
算出する。下記の式(7)に示すのは、搬送要素作業2
及び4(ペトリネットモデルh2、及びh4)について
共通プレースを表現する行列Cne(p,q)である。ここ
で(p,q)は上記行列のp行、q列の要素を表す。
【0050】
【数4】
【0051】各行、各列の記載の意味は式(5)の場合
と同様である。いま、例えばCne(2-1,4-1)の値が1
であるのは、プレース"2−1"とプレース"4−1"が共
通のプレース、即ち実体として同じクレーン位置を表す
プレースであることを示す。他の要素についても同様で
ある。
【0052】更に、異なった搬送装置同士の順序関係を
算出する。下記の式(8)に示すのは、搬送要素作業1
及び2(ペトリネットモデルh1、及びh5)について
順序関係を表現する行列S(p,q)である。ここで(p,q)は
上記行列のp行、q列の要素を表す。
【0053】
【数5】
【0054】各行、各列の記載の意味は式(5)の場合
と同様である。いま、例えばS(1-1,5-1)の値が1であ
るのは、プレース"1−1"にクレーンAが存在し、プレ
ース"5−1"にクレーンBが存在することが、順序関係
を破っていることを示す。同様に、例えばS(1-1,5-2)
の値が0であるのは、プレース"1−1"にクレーンAが
存在し、プレース"5−2"にクレーンBが存在すること
が、順序関係を満たしていることを示す。他の要素につ
いても同様である。
【0055】最後に、異なった搬送要素作業に対する同
じ搬送装置利用の関係を算出する。下記の式(9)に示
すのは、搬送要素作業1及び2(ペトリネットモデルh
1、及びh2)について同じ搬送装置利用の関係を表現
する行列Cp(p,q)である。ここで(p,q)は上記行列のp
行、q列の要素を表す。
【0056】
【数6】
【0057】各行、各列の記載の意味は式(5)の場合
と同様である。いま、例えばCp(1-1,2-1)の値が1で
あるのは、プレース"1−1"とプレース"2−1"が同じ
搬送装置による搬送に対応するプレースであることを示
す。他の要素についても同様である。
【0058】〔刺激・抑制関係式算出〕9種類の刺激・
抑制関係式、dg1からdg9を算出する。dg1から
dg9の関係式は、ペトリネットモデルh1からh7全
てに対して共通であり、ここではそれを一般形hiで表
す。下記の式(10)に、dg1を表す式を示す。
【0059】
【数7】
【0060】ここで、ω(hi,k)は、適用度行列Ghi上
の、集束計算ステップkにおける、搬送装置動作の起点
から終点までのルートを表す。例えば、4つのプレー
ス、p1、p2、p3、p4を順に移動する場合の、ω
(hi,k)は下記の式(11)で表される。 ω(hi,k)=(p1、p2、p3、p4) ……(11)
【0061】a1は変化分の大きさを決める可変パラメ
ータであり、正の適当な値を設定する。以降のdg2か
らdg9式のパラメータa2からa9についても同様で
ある。上記dg1の作用としては、現在の搬送ルート上
にある要素の適用度は1に近づける方向に、それ以外は
0に近づける方向に変化させることで、搬送ルート上と
それ以外の要素の適用度の差を大きく拡大し、搬送ルー
ト選択をより明確にする。
【0062】下記の式(12)に、dg2を表す式を示
す。
【0063】
【数8】
【0064】Cni(p,q)は、同じ製品に対する異なっ
たペトリネットモデルに属するプレースpとプレースq
に、同時にトークンが存在することが許されない場合に
1を取る行列であるので、同じ搬送要素作業に対して、
考慮対象のプレースpとは同時に複数クレーンを用いる
ことが許されないプレースqに、大きな適用度ghi'
(q,j,k-1)がある場合には、これまでの適用度ghi(p,
j,k-1)を小さくする方向に変化させる。これによって、
同じ搬送要素作業に対して、同時に複数クレーンを用い
ることを抑制する方向に作用する。
【0065】下記の式(13)に、dg3を表す式を示
す。
【0066】
【数9】
【0067】Cne(p,q)は、異なった製品に対する搬
送要素作業を表すペトリネットモデル同士の共通プレー
スの関係を表し、p、qが共通のプレースであるときに
1を取る行列であるので、考慮対象のプレースpに対し
て、異なった製品が同時に同じプレースを占めることに
対応するプレースqが、大きな適用度ghi'(q,j,k-1)
を持つ場合には、これまでの適用度ghi(p,j,k-1)を
小さくする方向に変化させる。これによって、異なった
製品が同時に同じプレースを占めることを抑制する方向
に作用する。
【0068】下記の式(14)に、dg4を表す式を示
す。
【0069】
【数10】
【0070】Cp(p,q)は、異なった搬送要素作業に対
する同じ搬送装置利用の関係を表し、p、qが同じ搬送
装置による搬送に対応するプレースであるときに1を取
る行列であるので、考慮対象のプレースpに対して、異
なった搬送要素作業が同時に同じ搬送装置を利用するこ
とに対応するプレースqが、大きな適用度ghi'(q,j,
k-1)を持つ場合には、これまでの適用度ghi(p,j,k-
1)を小さくする方向に変化させる。これによって、異な
った搬送要素作業が同時に同じ搬送装置を利用すること
を抑制する方向に作用する。
【0071】dg5については、2つの場合に分けて2
種類の異なった計算式を用いている。ここでは、それぞ
れdg51、dg52として、それぞれ下記の式(1
5)、式(16)に示す。
【0072】
【数11】
【0073】dg51において、Cp(p,q)は、異なっ
た搬送要素作業に対する同じ搬送装置利用の関係を表
し、p、qが同じ搬送装置による搬送に対応するプレー
スであるときに1を取る行列であるから、異なった搬送
要素作業が同時に同じ搬送装置を利用することに対応す
る要素ghi'(q,m,k-1)が考慮の対象になる。ここで、
mはj1からj1+(p1−p2)の絶対値−1までの
値を取る整数である。(p1−p2)の絶対値は、プレ
ースpとプレースqの距離を表し、従って動作時刻上で
は、上記2プレース間をクレーンが移動する所用時間を
表す。いま、動作時刻ステップj1でプレースpに存在
するクレーンは、プレースqへの移動に(p1−p2)
の絶対値だけの時間を必要とするから、j1からj1+
(p1−p2)の絶対値−1までの動作時刻ステップに
は、クレーンはプレースqには存在出来ないことにな
る。従って、上記ghi'(q,m,k-1)が大きな適用度を持
つ場合には、制約に反する状態であるので、条件1が成
立する場合に、即ちhiのルートω(hi,k)の最終プレー
スの最後から2番目の動作時刻ステップに対応する要素
を最大値に近づける作用を与え、これにより、ルートω
(hi,k)を時間軸の前方にずらす方向に作用する。
【0074】一方、dg52においては、j1−(p1
−p2)の絶対値+1からj1までの値を取る整数であ
る。dg51の場合と同様の考え方で、動作時刻ステッ
プj1でプレースpに存在するクレーンは、プレースq
からの移動に(p1−p2)の絶対値だけの時間を必要
とするから、j1−(p1−p2)の絶対値+1からj
1までの動作時刻ステップには、クレーンはプレースq
には存在出来ない。従って、ghi'(q,m,k-1)が大きな
適用度を持つ場合には、制約に反する状態であるので、
条件2が成立する場合に、即ちhiのルートω(hi,k)の
先頭プレースの2番目の動作時刻ステップに対応する要
素を最大値に近づける作用を与え、これにより、ルート
ω(hi,k)を時間軸の後方にずらすように働く。
【0075】上記2種類の作用によって、同じ搬送装置
を利用する搬送ルート同士が重ならないように離す作用
を与える。
【0076】下記の式(17)に、dg6を表す式を示
す。
【0077】
【数12】
【0078】S(u,q)は、異なった搬送装置同士の順序
関係を表し、u、qにそれぞれ搬送装置が存在すること
が制約を破っている場合に1を取る行列であるので、異
なった搬送装置同士の順序関係が破られる位置に対応す
る要素ghi'(q,m,k-1)が大きな適用度を持つ場合に
は、これまでの適用度ghi(p,j,k-1)を最大値MaxGに
近づける方向に変化させる。但し、mがω(hi,k)の最初
の動作時刻ステップから最後の動作時刻ステップまでの
値を取る整数であるから、この作用が働くのは、上記要
素ghi(q,m,k-1)がω(hi,k)の最初の動作時刻ステッ
プから最後の動作時刻ステップまでの間で大きな適用度
を持つ場合であり、更に、上記条件1、2の何れかが成
立する場合のみである。条件1が成立する場合は、hi
のルートω(hi,k)の先頭プレースの2番目の動作時刻ス
テップに対応する要素を最大値に近づける作用を与え、
これにより、ルートω(hi,k)を時間軸の後方にずらすよ
うに働く。逆に、条件2が成立する場合は、hiのルー
トω(hi,k)の最終プレースの最後から2番目の動作時刻
ステップに対応する要素を最大値に近づける作用を与
え、これにより、ルートω(hi,k)を時間軸の前方にずら
すように働く。実際に前方にずらす計算結果となるか後
方にずらす計算結果となるかは、dg6以外の8つの式
の値によって決まるが、これによって、異なった搬送装
置同士の順序関係が破られないように調整する作用を与
える。
【0079】dg7についてもdg5と同様に、2つの
場合に分けて2種類の異なった計算式を用いている。こ
こでは、それぞれdg71、dg72として、下記の
(18)、(19)に示す。
【0080】
【数13】
【0081】dg71において、Sqi(u,q)は、同じ
製品に対する異なった搬送要素作業を表すペトリネット
モデル同士の順序関係を表し、uからqに移動するルー
トが存在する(uがqの上流に存在する)ときに1を取
る行列である。ここで、mは1からω(hi,k)の最終動作
時刻ステップまでの値を取る整数であるから、Sqi
(u,q)が1を取る、即ちuがqの上流に存在することに
対応する要素ghi'(q,m,k-1)が、1からω(hi,k)の最
終動作時刻ステップまでの間で大きな適用度を持つの
は、順序関係に反した状態である。従って、この場合に
ψ1{j,ω(hi,k)}が1となる要素、即ち条件1を満た
す要素の適用度を最大値に近づけるように変化させるこ
とで、ルートω(hi,k)を時間軸の前方にずらす方向に作
用する。
【0082】一方、dg72においては、Sqi(q,u)
は、qからuに移動するルートが存在する(qがuの上
流に存在する)ときに1を取る行列である。ここで、m
はω(hi,k)の最初の動作時刻ステップからn(最終ステ
ップ)までの値を取る整数であるから、Sqi(q,u)が
1を取る、即ちqがuの上流に存在することに対応する
要素ghi'(q,m,k-1)が、ω(hi,k)の最初の動作時刻ス
テップからn(最終ステップ)までの間で大きな適用度
を持つのは、順序関係に反した状態である。従って、こ
の場合にψ2{j,ω(hi,k)}が1となる要素、即ち条件
2を満たす要素の適用度を最大値に近づけるように変化
させることで、ルートω(hi,k)を時間軸の後方にずらす
方向に作用する。
【0083】上記2種類の作用によって、製品に対する
異なった搬送要素作業の順序関係を保つ作用を与える。
【0084】下記の式(20)に、dg8を表す式を示
す。
【0085】
【数14】
【0086】dg8は、同じ時刻ステップに複数の異な
ったプレースp、qに同時に搬送装置が存在しないよう
に作用するもので、ghi(q,j,k-1)が大きな適用度を
持つ時に、ghi(p,j,k-1)の値を小さくすることを表
す。
【0087】下記の式(21)に、dg9を表す式を示
す。
【0088】
【数15】
【0089】dg9は、上記dg1からdg8までの作
用によって値が増加される要素以外は、その適用度の値
を徐々に減少させることを表し、選択されるべきでない
要素の値を0に近づけることで、搬送ルート選択をより
明確にさせる作用を与える。
【0090】〔搬送計画作成例〕計算に用いたパラメー
タの値は以下の通りである。 a1=0.01 a2=0.6 a3=0 a4=0.5 a5=0.21 a6=0.7 a7=0.08 a8=0 a9=0.15
【0091】また、計算に用いた初期値の値は以下の通
りである。 gh1(p,j,0)=0.51(全てのp、jについて。
gh2からgh7についても同様) gh2(p,j,0)=0.52 gh3(p,j,0)=0.53 gh4(p,j,0)=0.54 gh5(p,j,0)=0.55 gh6(p,j,0)=0.56 gh7(p,j,0)=0.57
【0092】計算に用いた収束条件としては、全てのg
hi(p,j,k)の値がghi(p,j,k-1)の値に対して、
0.97倍から1.03倍の値の範囲に入ること(プラ
スマイナス3%以内の変動)とした。
【0093】下記の式(22)から式(28)に収束計
算確定後のGh1からGh7の値を示す。
【0094】
【数16】
【0095】
【数17】
【0096】
【数18】
【0097】
【数19】
【0098】
【数20】
【0099】
【数21】
【0100】
【数22】
【0101】ここで、各行は上から順に、場所1、場所
2、場所3、場所4に対応する。また、各列は左から順
に、動作時刻ステップ1から7に対応する。
【0102】Gh1の各要素を見ると、gh1(1,1)、
及びgh1(2,2)がほぼ1の適用度を示し、他はほぼ0
である。これは、搬送要素作業1に対して、クレーンA
によって、動作時刻ステップ1で場所1に存在した製品
1を、動作時刻ステップ2で場所2に移動することを表
す。
【0103】同様に、他の全てのGhiの確定値の要素
の値から、全搬送命令を決定したものを図10に示す。
ここで、数字1、2はそれぞれ搬送される製品の番号を
表す。また、上記数字が丸で囲まれているのはクレーン
Aによる搬送を、四角で囲まれているのはクレーンBに
よる搬送を表す。ここで、図中に明記されていないが、
動作時刻ステップ2、3においては、クレーンAはクレ
ーンBとの干渉を避けるため場所1に待避している。図
10の例は、搬送装置同士の競合、干渉を考慮した、効
率的な搬送計画作成を実現していることを示す。
【0104】上記実施の形態で説明した搬送計画作成装
置、搬送制御装置は、コンピュータのCPU或いはMP
U、RAM、ROM等で構成されるものであり、その機
能はRAMやROM等に記憶されたコンピュータプログ
ラムが動作することによって実現される。
【0105】したがって、上記コンピュータプログラム
自体は本発明の範疇に含まれる。上記コンピュータプロ
グラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波と
して伝播させて供給するためのコンピュータネットワー
クシステムを用いることができる。
【0106】また、上記コンピュータプログラムをコン
ピュータに供給するための手段、例えばかかるコンピュ
ータプログラムを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含
まれる。記憶媒体としては、CD−ROM、フレキシブ
ルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディ
スク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。
【0107】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、搬送装置同士の競合、干渉等を考慮した搬送計画
作成、搬送制御を実現し、特に同一搬送路上を複数の搬
送装置が移動するクレーン、搬送台車等では、他の搬送
装置の移動によって搬送作業を待たされたり、待避させ
られたりすることによる時間のロスが少ない、効率的な
搬送計画作成、搬送制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による搬送工程における搬送計画作成装
置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図2】本発明によるペトリネットモデル、刺激・抑制
関係式を算出するための処理手順の例を示すフローチャ
ートである。
【図3】本発明による搬送工程における搬送計画作成方
法の搬送命令を作成する処理手順の例を示すフローチャ
ートである。
【図4】本発明による搬送工程における搬送制御装置の
実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図5】具体例で取り扱う搬送作業を示す図である。
【図6】具体例に対して作成したペトリネットモデルを
表す図である。
【図7】図6のプレースp2をより詳細な形で表現した
ペトリネットモデルを表す図である。
【図8】図6のプレースp4、p10、p6、p13を
より詳細な形で表現したペトリネットモデルを表す図で
ある。
【図9】図6のプレースp8、p12をより詳細な形で
表現したペトリネットモデルを表す図である。
【図10】具体例における搬送計画作成結果を表す図で
ある。
【符号の説明】
1 入力手段 2 ペトリネットモデル構築手段 3 適用度行列作成手段 4 刺激・抑制関係式算出手段 5 記憶手段 6 搬送命令作成手段 7 搬送計画出力手段 7′制御手段 8 搬送装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 隆 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79−5 横浜国立大学内 (72)発明者 藤本 康孝 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79−5 横浜国立大学内 Fターム(参考) 3C100 AA47 BB22 BB24 BB25 EE10 5H301 AA01 BB05 KK03 KK04 KK08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる複数経路で複数製品を搬送する搬
    送工程における搬送計画作成方法であって、 上記搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレース
    で表したペトリネットモデルを、搬送予定の製品に対す
    る各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可能な各搬
    送装置の組み合わせ毎に構築し、 上記構築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻
    ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべ
    き優先度を表す適用度行列を作成し、 上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
    制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
    せる関係式を作成し、 上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化
    分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によっ
    て求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送
    装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定し、 上記搬送装置割付、搬送時刻、搬送順序決定を、搬送予
    定の全ての製品に対して行うことを特徴とする搬送工程
    における搬送計画作成方法。
  2. 【請求項2】 異なる複数経路で複数製品を搬送する搬
    送工程における搬送計画作成装置であって、 搬送予定の製品に対する搬送要素作業の予定を入力する
    入力手段と、 上記入力手段によって入力された情報に基づいて、上記
    搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレースで表
    したペトリネットモデルを、上記搬送予定の製品に対す
    る各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可能な各搬
    送装置の組み合わせ毎に構築するペトリネットモデル構
    築手段と、 上記構築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻
    ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべ
    き優先度を表す適用度行列を作成する適用度行列作成手
    段と、 上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
    制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
    せる刺激・抑制関係式を算出する刺激・抑制関係式算出
    手段と、 上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化
    分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によっ
    て求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送
    装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する搬送命令作成
    手段と、 上記搬送命令作成を、搬送予定の全ての製品に対して行
    った結果を出力する搬送計画出力手段とを具備すること
    を特徴とする搬送工程における搬送計画作成装置。
  3. 【請求項3】 異なる複数経路で複数製品を搬送する搬
    送工程における搬送計画作成処理をコンピュータに実行
    させるためのコンピュータプログラムであって、 上記搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレース
    で表したペトリネットモデルを、搬送予定の製品に対す
    る各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可能な各搬
    送装置の組み合わせ毎に構築する処理と、 上記構築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻
    ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべ
    き優先度を表す適用度行列を作成する処理と、 上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
    制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
    せる関係式を作成する処理と、 上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化
    分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によっ
    て求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送
    装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する処理と、 上記搬送装置割付、搬送時刻、搬送順序決定を、搬送予
    定の全ての製品に対して行う処理とをコンピュータに実
    行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
  4. 【請求項4】 異なる複数経路で複数製品を搬送する搬
    送工程における搬送制御方法であって、 上記搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレース
    で表したペトリネットモデルを、搬送予定の製品に対す
    る各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可能な各搬
    送装置の組み合わせ毎に構築し、 上記構築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻
    ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべ
    き優先度を表す適用度行列を作成し、 上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
    制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
    せる関係式を作成し、 上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化
    分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によっ
    て求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送
    装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定し、 上記決定された搬送装置割付、搬送時刻、搬送順序に従
    い搬送装置を制御することを特徴とする搬送工程におけ
    る搬送制御方法。
  5. 【請求項5】 異なる複数経路で複数製品を搬送する搬
    送工程における搬送制御装置であって、 搬送予定の製品に対する搬送要素作業の予定を入力する
    入力手段と、 上記入力手段によって入力された情報に基づいて、上記
    搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレースで表
    したペトリネットモデルを、上記搬送予定の製品に対す
    る各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可能な各搬
    送装置の組み合わせ毎に構築するペトリネットモデル構
    築手段と、 上記構築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻
    ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべ
    き優先度を表す適用度行列を作成する適用度行列作成手
    段と、 上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
    制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
    せる刺激・抑制関係式を算出する刺激・抑制関係式算出
    手段と、 上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化
    分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によっ
    て求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送
    装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する搬送命令作成
    手段と、 上記搬送命令に従って搬送装置を制御する制御手段とを
    具備することを特徴とする搬送工程における搬送制御装
    置。
  6. 【請求項6】 異なる複数経路で複数製品を搬送する搬
    送工程における搬送制御処理をコンピュータに実行させ
    るためのコンピュータプログラムであって、 上記搬送工程の各要素工程を少なくとも1つのプレース
    で表したペトリネットモデルを、搬送予定の製品に対す
    る各搬送要素作業と上記搬送要素作業を実行可能な各搬
    送装置の組み合わせ毎に構築する処理と、 上記構築したペトリネットモデルに対して、各動作時刻
    ステップ毎、各プレース毎の、上記搬送装置を配置すべ
    き優先度を表す適用度行列を作成する処理と、 上記搬送装置、上記製品の競合、干渉、順序制約、位置
    制約から上記適用度行列の各要素の値を増加又は減少さ
    せる関係式を作成する処理と、 上記関係式によって上記適用度行列の各要素の値の変化
    分を計算し、上記計算を複数回繰り返す収束計算によっ
    て求めた適用度行列から、各搬送要素作業に対する搬送
    装置割付、搬送順序、搬送時刻を決定する処理と、 上記決定された搬送装置割付、搬送時刻、搬送順序に従
    い搬送装置を制御する処理とをコンピュータに実行させ
    ることを特徴とするコンピュータプログラム。
  7. 【請求項7】 請求項3又は6に記載のコンピュータプ
    ログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み
    取り可能な記憶媒体。
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